GPS/GNSS de précision centimétrique - RTK expliqué

Introduction au GPS/GNSS au niveau centimétrique

Pensez au récepteur GPS/GNSS de votre téléphone portable ou de votre voiture : c'est ce qu'on appelle le récepteur GPS Standard (ou GNSS*). Les récepteurs GNSS standard disponibles sur le marché aujourd'hui ont une précision comprise entre 2 et 10 mètres, et uniquement dans des conditions extérieures. Cette précision dépend de la qualité du fabricant du récepteur GPS, et si la vue du ciel n'est bloquée par aucun objet ou bâtiment. Dans des conditions parfaites, le mieux que vous puissiez obtenir est une précision absolue d'environ 2 mètres.

*GNSS signifie Global Navigation Satellite Systems, et c'est un mot qui inclut non seulement le GPS mais aussi d'autres systèmes de positionnement par satellite comme GLONASS, BEIDOU, Galileo, QZSS…

Fait intéressant, si nous prenons 2 récepteurs GNSS et les plaçons l'un à côté de l'autre dans un champ ouvert, les deux auront la même erreur de 2 mètres mentionnée ci-dessus, et dans la même direction ! Cette erreur est connue sous le nom d'erreur GNSS standard. Grâce à cette particularité, il est possible de calculer avec une précision de 1 centimètre la distance relative entre eux. Nous avons donc toujours une erreur absolue de 2 mètres, mais une précision relative de seulement 1 centimètre.

Imaginez maintenant que nous installons l'un des deux récepteurs GNSS à un emplacement fixe connu avec une précision centimétrique. Nous avons maintenant à la fois une précision absolue de 1 centimètre et une précision relative de 1 centimètre dans la seconde unité ! Découvrez cette très bonne vidéo de 2 minutes introduction à la position centimétrique de u-blox.

Mais cette technique n'est pas nouvelle. Il s'agit d'une technologie très ancienne appelée GNSS Différentiel ou RTK GNSS (Real-Time Kinematic), et depuis plus de 20 ans elle permet aux applications civiles d'avoir une précision de 1 centimètre (position RTK). Dans le libellé RTK, l'unité statique est appelée "Station de base" et l'unité mobile est appelée "Rover".

"Alors, quoi de neuf? J'ai aussi entendu dire que c'était une technologie très coûteuse et qu'il fallait suivre une formation pour bien l'utiliser ? »
"Plus maintenant :)"

At ArduSimple nous essayons de rendre la technologie GNSS RTK simple, abordable et accessible à tous. Avec une série de kits de démarrage, de tutoriels et de produits OEM, nous permettons à nos clients de :

  • Testez la technologie et croyez qu'il est possible d'atteindre une précision centimétrique à un coût abordable.
  • Accélérez leurs projets et produits, grâce à nos cartes de développement plug and play et nos kits de démarrage.
  • Créez des produits et des solutions, grâce à notre accompagnement, nos services clés en main et nos produits OEM pré-configurés.

« Alors, comment puis-je commencer ? »

Le récepteur GNSS RTK

Nous avons d'abord besoin d'un récepteur GNSS capable de calculer les positions RTK, comme simpleRTK2B planche. Un récepteur GNSS standard n'a pas assez de puissance de calcul pour le RTK.

Deuxièmement, nous avons besoin d'un très bon GNSS antEnna, comme simpleANT2B. Nous ne pouvons pas utiliser un GNSS traditionnel "bon marché" antenna, car nous avons besoin de recevoir un signal de haute qualité, afin que nous puissions vraiment mesurer les erreurs GNSS. De plus, nous devons oublier d'utiliser le RTK GNSS dans notre poche ou à côté de la fenêtre : RTK GNSS ne fonctionne qu'avec une vue dégagée du ciel. Mise en place du antenna devient aussi une importationant sujet. Nous vous recommandons de consulter notre GNSS RTK antguide d'installation ennas.

Maintenant que nous connaissons les 2 éléments de base d'un récepteur RTK, vous savez aussi pourquoi nous avons lancé notre Kit de démarrage de base:

Sauf si nous avons une station de base RTK dans votre région, nous aurons en fait besoin de 2 ensembles de récepteur RTK + RTK antenna, donc l'un des ensembles peut être utilisé comme "Station de base" et le second comme "Rover". Cela nous amène au sujet des corrections RTK.

Corrections RTK

Les corrections RTK sont les informations envoyées par la "Station de base" au "Rover", afin que le "Rover" puisse calculer sa position avec un niveau centimétrique. Le langage/protocole utilisé pour envoyer ces informations est appelé RTCM. Vous lirez donc sur les corrections RTK et les corrections RTCM, c'est fondamentalement la même chose. Afin de calculer cette position RTK, les deux récepteurs doivent voir plus ou moins les mêmes satellites. Pour cette raison, les corrections RTCM ne sont valables que jusqu'à une distance de 35 km de la station de base (certains disent 25 km, d'autres 50 km, le nombre exact dépendra de la antenna et qualité du récepteur). Il est également utile de savoir que les corrections d'une station de base peuvent être utilisées par autant de mobiles que possible, tant qu'ils se trouvent dans cette plage de 35 km de la station de base. Ce serait une configuration multirover.

Que se passe-t-il lorsque vous dépassez ces 35 km depuis la station de base ? Qu'il n'est plus possible d'avoir une précision de 1 centimètre et que la précision se dégrade très rapidement à 2 mètres standard.

Envoi de corrections RTK

Les corrections RTCM/RTK sont généralement envoyées une fois par seconde. Et peut être envoyé via une communication série filaire, une liaison sans fil ou un réseau IP. Vérifions les différences plus en détail.

Câble

Pour les unités très proches les unes des autres, nous pouvons utiliser des câbles pour les connecter. Un port série (TTL, RS232) suffit.

Sans-fil

Pour couvrir de plus longues distances, nous aurons besoin d'une communication série sans fil. Pour cette raison, nous avons ajouté une prise (nous l'appelons prise XBee) à nos récepteurs RTK, donc l'ajout d'une communication filaire ou sans fil entre la base et le mobile serait une tâche presque plug-and-play.

Pour le rendre encore plus simple, nous avons développé quelques kits de démarrage pour tester cette configuration :

  • Jusqu'à 10 mètres entre la base et le rover, vous pouvez faire avec 2x Kits de démarrage de base.Le GNSS antennas inclus dans le kit ont des câbles de 5 mètres. De plus, vous pouvez étendre cette distance jusqu'à 20 mètres (10 mètres de chaque côté) en ajoutant notre câbles RF à faible perte.
  • Jusqu'à quelques centaines de mètres, 1x Kit moyenne portée (MR). Ce kit n'autorise qu'un seul mobile pour chaque station de base.
  • Jusqu'à quelques kilomètres, 1x Kit longue portée (LR) avec capacité multirover.
  • Jusqu'à 50 kilomètres, 1x eXtra longue portée (XLR) kit également avec capacité multirover.

MR, LR et XLR radio les liaisons ont besoin d'une ligne de visée RF entre la base et le mobile pour fonctionner. Jettes un coup d'oeil à notre article sur la ligne de visée visuelle par rapport à la ligne de visée RF pour comprendre ce concept.

Si vous want avoir plusieurs stations de base pour couvrir une plus grande zone, ou avoir des problèmes pour garantirantee ligne de mire entre la base et les rovers, le point ci-dessus à multipoint radio la communication n'est pas une option pour vous. Dans ce cas, ou si vous disposez d'un accès IP disponible à la fois sur les sites de base et mobiles (Internet ou réseau local), les corrections RTK peuvent également être envoyées via une communication IP.

Via un réseau IP

Dans de nombreuses occasions, un réseau IP est disponible (WiFi, Ethernet, 4G). Pour ces cas, un protocole a été développé pour distribuer les corrections RTK, appelé NTRIP. Nous verrons cela plus en détail dans le prochain chapitre.

Qu'est-ce que NTRIP ?

NTRIP est un langage/protocole permettant de distribuer des corrections RTK sur des paquets IP de données Internet/réseau local. Cela permet d'étendre les réseaux RTK avec des bases infinies et des mobiles infinis. Un réseau avec plusieurs périphériques NTRIP est appelé un réseau NTRIP. Il existe 3 éléments possibles dans un réseau NTRIP :

  • Roulette NTRIP. C'est un serveur qui collecte les corrections RTK d'une ou plusieurs stations de base, et les distribue aux Rovers.
  • Serveur NTRIP. Il s'agit d'une seule station de base RTK physique. Son rôle est d'envoyer des corrections RTK à un Caster NTRIP, afin que le Caster puisse les distribuer à d'autres clients. Dans les réseaux avec une seule station de base, il est assez courant d'avoir un serveur NTRIP + un diffuseur ensemble. Dans ce cas, seule la fonction roulette est configurée.
  • Client NTRIP. Un récepteur RTK qui wants pour recevoir les corrections RTK. Les mobiles RTK sont des clients NTRIP.

Réseau NTRIP

Nos cartes simpleRTK2B n'ont pas d'interfaces IP (ethernet, wifi, etc) et ne comprennent pas le protocole NTRIP. Ils ont besoin de quelqu'un à l'extérieur pour passer de NTRIP à RTCM et vice versa. Pour cette raison, nous avons développé une série d'accessoires pour activer NTRIP dans nos cartes :

  • Bluetooth: connectez votre carte simpleRTK2B à votre téléphone portable via bluetooth. Votre téléphone peut maintenant agir en tant que client NTRIP (mais aussi en tant que serveur ou caster).

Bluetooth NTRIP

  • WiFi: avec un réseau WiFi disponible dans votre région, branchez le WiFi NTRIP Master accessoire et utilisez votre carte comme client NTRIP (mais aussi comme serveur ou même serveur+caster).

Wi-Fi NTRIP

  • Client NTRIP 4G: laissez votre carte simpleRTK2B devenir un client NTRIP partout où il y a une couverture cellulaire.

NTRIP 4G

Vous pouvez également connecter votre carte simpleRTK2B à un PC ou à un téléphone portable via USB et utiliser une application sur votre PC ou votre téléphone portable pour effectuer cette conversion. Découvrez notre tutoriel pour apprendre à se connecter à un caster NTRIP.

Services de correction RTK

Dans certains pays, les autorités locales ont déjà installé un réseau de stations de base avec leurs serveurs NTRIP correspondants, et elles offrent gratuitement l'accès à un caster NTRIP avec une couverture quasi nationale. Dans ces cas, seul un processus d'enregistrement de base est généralement requis.

Il y a aussi www.rtk2go.com communauté d'utilisateurs qui partagent gratuitement leurs stations de base en ligne, sans qualité de service. Vous pouvez consulter la liste ici : http://monitor.use-snip.com/?hostUrl=rtk2go.com&port=2101

Si vous avez la chance d'avoir un service de correction RTK dans votre région, vous êtes l'une des personnes chanceuses qui ont besoin d'une configuration minimale pour utiliser RTK. Vous n'avez besoin que de notre Kit de démarrage de base et un PC et connectez-vous à l'un des Casters NTRIP ci-dessus, en suivant notre tutoriel sur la façon de se connecter à un caster NTRIP.

Il existe également des services de correction RTK payants, dans certains pays à des prix raisonnables, dans d'autres à des prix très élevés.

Récepteurs avec corrections RTK-SSR intégrées

Les configurations Base-Rover et les services de correction RTK traditionnels (également appelés OSR) ont une limitation selon laquelle vous avez besoin d'une station de base à une distance maximale de 35 km du mobile. C'est aussi pourquoi il est si coûteux d'offrir un service de correction RTK avec une large et bonne couverture. Il existe une technologie alternative pour le calcul de la position RTK en temps réel qui supprime cette limitation et permet toujours d'avoir une précision de 2 à 4 centimètres dans toute la zone de couverture. C'est ce qu'on appelle la technologie SSR (Space State Representations).

Traditionnellement, l'accès à cette technologie était complexe et n'était disponible que pour les grandes entreprises achetant des milliers d'unités. Pour cette raison à ArduSimple nous avons décidé de lancer récepteur simpleSSR pour rendre cette technologie accessible à tous : Un accessoire pour cartes simpleRTK2B qui intègre des services de correction SSR.

Les accessoires simpleSSR éliminent les tracas liés à l'installation d'une station de base ou à l'obtention d'un contrat pour un service de correction RTK, et permettent littéralement de brancher et de jouer RTK : alimentez simplement le récepteur RTK avec l'accessoire simpleSSR, attendez 1 à 2 minutes et profitez d'une précision centimétrique dans tous les zone de couverture.

Nous espérons que cela vous a aidé à mieux comprendre ce que nous faisons et ce dont vous avez besoin pour commencer à utiliser RTK. Si vous want pour en savoir plus, vous pourriez être intéressé à consulter notre tutoriels, Ou notre Forum de questions-réponses. Si vous n'avez pas trouvé ce que vous cherchiez et que vous avez encore des questions, n'hésitez pas à CONTACTEZ-NOUS, nous répondons toujours !

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